Vergelijkende analyse van hoge-spanningsbelastingschakelaarstechnologieën
Een belastingschakelaar is een type schakelaar dat zich tussen stroomonderbrekers en ontkoppelingsapparaten bevindt. Het heeft een eenvoudig boogverdelgingsapparaat dat in staat is om de nominale belastingsstroom en bepaalde overbelastingsstromen te onderbreken, maar niet korte sluitingen. Belastingschakelaars kunnen worden ingedeeld in hoogspannings- en laagspanningstypes volgens hun werkingsspanning.
Vaste gasproducerende hoogspanningsbelastingschakelaar: Dit type maakt gebruik van de energie van de onderbrekingsboog zelf om gasproducerende materialen in de boogkamer te laten gassen die de boog doven. De constructie is eenvoudig met lage kosten, voldoend aan algemene toepassingsvereisten.
Gecomprimeerde luchthoogspanningsbelastingschakelaar: Dit type gebruikt tijdens het openen gecomprimeerde lucht van een zuiger om de boog weg te blazen. Tijdens de onderbreking comprimeert de zuiger gas dat wordt uitgestoten om de boog te doven. De uitstekende isolatie-eigenschappen van SF6-gas maken snelle boogextinctie mogelijk, hoewel de structuur iets complexer is en de gasmond moet bestaan uit hittebestendige materialen zoals polytetrafluoretheen (PTFE).
Milieu-gasringnetwerkeenheden gebruiken ook gecomprimeerde luchtbellenastingschakelaardesigns die zonder vacuüm-onderbrekers kunnen werken. Deze kunnen belastingschakelaar-fuse combinaties volledig vervangen voor transformatiebescherming, waarbij klantvoorkeuren voor fuses in plaats van stroomonderbrekers worden voldaan voor snelle foutoplossing bij transformatoren.
Vacuümhoogspanningsbelastingschakelaar: Dit type gebruikt een vacuümmedium voor boogextinctie, biedt een lange elektrische levensduur, maar wel tegen een relatief hogere prijs. Moderne milieu-gasringnetwerkeenheden nemen voornamelijk drie-positieschakelaars in combinatie met vacuümbelastingschakelaars aan.
Oliegedrenkte hoogspanningsbelastingschakelaar: Dit type maakt gebruik van de energie van de boog zelf om omringende olie te decomponeren en te verdamperen, waardoor de boog wordt afgekoeld en gedoofd. De constructie is relatief eenvoudig, maar zwaar, en wordt vaak gebruikt in Amerikaanse stijl pakkettransformatoren.
SF6-hoogspanningsbelastingschakelaar: Dit type gebruikt SF6-gas voor boogextinctie, toegepast in volledig geïsoleerde of gaszakgeïsoleerde ringnetwerkeenheden. Het heeft uitstekende prestaties bij het onderbreken van capacitaire stromen. SF6-boogextinctiemethoden omvatten boog-extinctierasters, boogonderdrukkingsspoelen en gecomprimeerde luchtboogextinctie. De boog-extinctierastermethode wordt breed toegepast, met een structuur vergelijkbaar met laagspanningsluchtcircuitbrekers. Tijdens de interruptie wordt de boog doorgeknipt en opgenomen in het boog-extinctieraster voor afkoeling en extinctie. Boog-extinctierasters kunnen gemaakt zijn van zowel isolerende als metalen materialen.
De boog-extinctierasterstructuur is eenvoudig en kan algemene ringnetwerkeenheden-toepassingen voldoen, zoals E2-elektrische levensduurvereisten. Voor verbeterde prestaties is optimalisatie van materialen en structuur nodig.
De boogonderdrukkingsspoel gebruikt een elektromagnetische spoel, waarbij, wanneer bewegende en vaste contacten zich scheiden om een boog te produceren, de boogwortel wordt overgebracht naar een metaalkern binnen de consumptiespoel. De boogstroom die door de consumptiespoel loopt, genereert een magnetisch veld dat op de boog werkt om Lorentzkracht te produceren, waardoor de boogwortel met hoge snelheid rond de spoolkern roteert. Dit koelt de boog terwijl deze continu wordt blootgesteld aan vers SF6-gas, wat de boog dooft wanneer de stroom nul passeert. Consumptiespoelen bieden uitstekende onderbrekingsprestaties en lange elektrische levensduur, in staat tot 200 operaties van actieve belastingonderbreking.
Om SF6-vervanging te realiseren, zijn parallelle vacuümboogextinctiebelastingschakelaars ontwikkeld. Tijdens de interruptie leidt een parallelle vacuüm-onderbreker de boogstroom naar de vacuüm-onderbreker voor extinctie. In tegenstelling tot serievacuüm-onderbreking vereenvoudigt deze benadering het bedieningsmechanisme, terwijl het dezelfde bedieningsmechanismen behoudt als SF6-belastingschakelaars. Het biedt compacte grootte, gemakkelijke installatie, eenvoudige bediening en lage kosten.
Door de contactafstand te vergroten en andere methoden, kan milieu-gasboogextinctie worden bereikt, waarbij echt SF6-vervanging met milieu-gassen in ringnetwerkeenheden wordt gerealiseerd zonder kosten te verhogen (zonder vacuüm-schakelaars te gebruiken).
